岩土工程现行复合地基沉降理论实用
岩土工程中的固结与沉降分析
岩土工程中的固结与沉降分析岩土工程是建筑和土木工程中的重要分支，涉及到土壤和岩石的力学性质以及它们与结构物之间的相互作用。
在进行岩土工程设计和施工时，必须对土壤和岩石进行固结与沉降分析，以确保结构物的稳定和安全。
固结是指土壤颗粒之间排列的重新调整过程。
当外部荷载施加到土壤上时，土壤颗粒之间会发生重新排列，使土壤体积减小。
同时，由于土壤中的水分向外排出，土壤中的有效应力也会增加，导致土体的强度增加。
固结是一种不可逆的过程，只能通过重新排列颗粒来改变土体的结构。
固结的主要原因是土壤重力的作用和胀缩引起的体积变化。
重力对土壤的压缩会导致粒间通孔径减小，颗粒排列更加紧密，从而使土壤体积减小。
胀缩则是由于土壤中的含水量变化引起的，当土壤中的水分减少时，土壤会发生收缩，体积减小。
固结分析的目的是根据土壤的力学性质和外部荷载的大小，来估计土壤的固结变形和孔隙水压力的变化。
沉降是指土壤体积变化引起地表下陷的现象。
这种下陷会导致结构物的沉降，可能会引起结构物的变形和破坏。
在岩土工程中，通常需要对土壤的沉降进行分析和预测，以确保结构物的稳定性和安全性。
土壤的沉降主要有两个原因：固结引起的沉降和不可压缩土壤的压缩引起的沉降。
前者是由于土壤的固结过程导致的体积变化引起的沉降，后者是由于土壤的压缩性引起的体积变化引起的沉降。
固结引起的沉降是一个时间较长的过程，需要通过实验和模型分析来预测。
而不可压缩土壤的压缩引起的沉降则可以通过简单的计算公式来估算。
在固结与沉降分析中，常用的方法包括基于试验数据的经验公式和基于物理原理的理论模型。
经验公式是根据大量实验数据总结得出的经验规律，能够提供一定程度的准确性。
理论模型则是基于土壤力学原理和物理原理建立的数学模型，能够提供更深入的分析和预测。
然而，在进行固结与沉降分析时，还需要考虑土壤的非饱和性质。
非饱和土壤是指含有气体和液体两相介质的土壤，其力学性质和固结与沉降行为与饱和土壤存在差异。
复合地基理论及工程应用研究
2 复合地基理论的研究现状
复合地基是指天然地基在地基处理过程 中部分土体得到增强或被置换， 或在天然地墓 中设置加筋材料， 加固区是由 基体(天然地基土 体)和增强体两部分组成的人工地基， 复合地基 中增强体和基体是共同承担荷载的. 自20 实际60 年代， 国际上首次使用 “ 复 合地基” (ComPosite Foundation)一词以来， 复合地基理论已成为许多地基处理方法的理 论分析及公式建立的墓础和根据。且被大量 运用到如碎石桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩、 石灰桩和灰土桩等加固地基的理论分析中。 近年来， 水泥粉煤灰碎石桩( CFG 桩) 、 树根 桩及疏桩基础也被引入复合地基理论范畴。 复合地基理论的研究已得到国内外岩土工程 界和学术界的重视。 复合地基的出现虽然才40 多年， 但其工
加剧 ， 甚至诱发地质病害。对工程地质特点 7结语 认识不足， 不能够及时预测和反馈地质病害， 地质勘察工作是山岭区高等级公路建设 只能被动地等待地质 病害的发生。在运营阶 成败的前期关键， 为此必须重视地质工作。 段， 地质工作目前还基本上是空白， 无法保证 山区高等级公路的安全顺畅。 参考文献 另 方面也是由于从事岩土工程的技术 【 JTJ 既 J I 碑一98， 公路工程地质勘察规范【 ， 1 5 人员本身能力有限所致。岩七工程在一定程 [2] JTG B01一 2003 ， 公路工程技术标淮1 5]. 度上属于经验学科， 技术人员的经验非常重 【 窦明健。 1 3 公路工程地质IM]， 人民交通出版 要， 由于技术人员水平参差不齐， 经常会出现 社. 错判、 漏判地质病害的现象。 公路行业以外的 4 1 ) 刘朝晖， 张映雪， 公路线形环境设计【 .北 Ml 地勘队伍往往对公路工程的特点及公路勘察 京: 人民交通出版社。 规范 了 解不够， 不能够有针对性的进行勘察， 资料经常不能满足设计要求。因此加强公路 岩土工程从业人员的技术水平是非常紧迫的 事情 。
岩土工程中的土壤固结与沉降分析
岩土工程中的土壤固结与沉降分析岩土工程是土木工程学科中的重要分支，涉及到土壤的性质与行为研究。
其中，土壤的固结与沉降分析是岩土工程中的一个关键环节。
土壤固结是指土壤由于应力加载而产生排水剪切应力差导致的变形过程。
在土壤内部，颗粒之间存在着颗粒之间的空隙，称为孔隙。
当土壤受到垂直应力作用时，孔隙中的水分受到压缩，导致孔隙减小，土壤颗粒之间会发生重新排列，从而引起固结变形。
土壤固结过程可以通过固结指标来表征，常用的固结指标包括固结压缩指数、固结度和预压力等。
土壤沉降是指土壤由于固结引起的垂直减少变形。
沉降是土壤固结过程的自然延伸，对工程建设具有重要影响。
土壤沉降的预测是岩土工程中一个关键的技术问题，主要是为了保证工程的稳定性和安全性，以及对工程设计提供有力的依据。
土壤沉降是土壤固结的结果，通常可以通过试验室和现场观测来进行评估和预测。
土壤固结与沉降分析对工程建设具有重要的指导意义。
首先，通过对土壤固结和沉降过程的分析，可以合理选择施工方法和施工工艺，以减少土壤固结对工程的不利影响。
其次，土壤固结与沉降分析可以用于预测和评估工程的变形和沉降情况，在工程设计中提供必要的技术支持。
此外，对土壤固结和沉降过程的深入研究，可以为岩土工程的理论研究和工程实践提供重要的参考。
土壤固结与沉降分析中常用的方法包括理论分析方法和实验方法。
理论分析方法主要是通过建立数学模型和力学方程，来模拟和预测土壤固结与沉降过程。
实验方法包括室内试验和现场观测，通常采用标准试验方法和现场监测仪器来进行数据采集和分析。
综合运用理论分析和实验方法，能够有效地评估土壤固结和沉降的发展趋势和程度，从而为土木工程的设计和施工提供科学依据。
在土壤固结与沉降分析中，需要考虑的因素较多。
首先，土壤的物理性质和力学性质对固结与沉降过程具有重要影响。
例如，土壤的颗粒组成、颗粒大小和孔隙结构等特征，会直接影响土壤的固结和沉降性质。
其次，外界加载条件也是影响土壤固结与沉降的重要因素。
复合桩基沉降计算的可靠度研究
尸∑ （ — 。 ０ ｚ ｚ ） （） ４
设允许沉降值为 △ 则变形极 限状态方程可 ，
用 下式 表示 ：
△ 一Ｓ ＝０ （） ５
可靠度指标为Ｊ＝ ．４ 。其值显然远满足建筑 Ｂ ５２ ６ ５ 结构设计统一标准 规定 的 Ｉ级 （ Ｉ 一般 ） 靠度指 可
标取值 （ ＝ ． ） Ｊ ３２ 。 Ｂ 为考虑变量 的变异性对可靠度指标 的影 响， 本文对该例 中土模量 的变异性做出假设 ， 可得 出其与可靠度指标 的变化关系 如图 ２所示 ： 按沉 降分析的可靠度指标随着土压缩模量变异性的增 大而迅速衰减。经 回归分析后得出两者符合指数
值 …。 运用这一结果可将复合桩基承台下土中应力
图 １ 压 缩区域分解法简化应 力分 布圈
ｇ １ Ｓ ｍ ｐ ｉ ｅｄ ｓ ｒ ｓ ｉ ｇ ａ ｏ ｈ ｏ ｐ ｅ ｓｖ ． ｉ ｉ ｉ ｔ ｅｓ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｔ ｅ ｃ ｍ ｒ ｓ ｉ ｅ ｉ ｆ
ａ ｅ ｅｏ ｏｉｏ ｔｏ ｉ ｒａ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｍａｈ ｏ ｉ
降值较大 ， 即考虑了沉降计算 中的最不利情形， 使 得沉降分析偏安全 ， 有一定的安全储备 ； 另一方面 压缩区域分解法沉降计算将复合桩基的压缩 区分 解为桩端 以上土体和桩端 以下土体 ， 根据不同的 变形特征而分别计算 ， 以从理论上说更为科学 所
上式 中： 为根据统计分析的经验修 正系数； ｏ Ｐ 为基底面的附加应力 ； Ｅ 为基底 面下第 ｉ 层土 的
维普资讯
第１ ９卷 第 １ 期 ２０ ０ ６年 ３月
盐城工学院学报 （ 然科学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ａｃｅｇＩｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ （ ａ ｒ ｃ ｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｎｈｎ ｔｕｅ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ） Ｙ ｎｉ Ｔ ｏ ｕｌ ｅ
岩土工程地基处理要点和常用方法及应用
摘要：近年来，我国的岩土工程建设越来越多，岩土工程的地基处理技术也有了很大进展。软土地基具有流变性大、承载力低、透水性差、抗剪切强度低、固结系数小、土层层状复杂等特点，给建筑施工带来一定的难度。如果软土地基处理不当，则可能导致地面不均匀沉降、坍塌等，给周围建筑安全造成威胁。岩土工程地基处理是建筑工程成败的关键，一旦出现质量问题，将危害到人民生命财产安全。因此，须做好岩土工程软土地基处理工作，确保岩土工程地基施工质量和施工安全显得尤为重要。本文针对岩土工程施工项目地基处理工作要点进行论述，并为工程质量的提高以及安全稳定提供一定的理论支持，希望可以促进岩土工程走可持续发展的道路。
1岩土工程施工项目地基处理工作要点
在岩土工程施工项目中，对当地地基的处理工作要按照具体的规范标准开展顺序施工处理。首先，对岩土工程项目开展预压试验工作，以测定工程项目岩土层的侧向位移情况、竖向变形情况以及地基土壤内部的孔隙水压力情况等相关条件参数，按照条件参数进一步确定地基处理的方式。另外，通过条件参数能够有效实现对工程项目地基的安全稳定性实施测定。其次，在实施地基试夯处理之前，要认真对岩土工程施工项目中地下部分的管线开展有效的防护操作，防止在实际施工中直接影响到周围存在的各类建筑物，同时在地基夯实过程中完善相关的施工项目隔离减震方式。最后，要开展施工项目深层搅拌试验，在进行试验工作前，对工程项目中的地基土质实施分析；由于不同的地基土质需要选取不同性质的深层搅拌剂材料以及固化剂材料，只有实现明确对应固化剂材料和搅拌剂材料，才能保证岩土工程施工项目的地基处理工作实现理想的目的。
2.5夯实处理技术
对于软土地基的表层进行夯实处理以及通过相关的设备机械进行夯实就是夯实处理技术的主要方法，通过巨大的冲击力可以使软固地基得到压实以及稳固。这一方法可以将软土地基的稳定性有效的提升并且使其压缩性有效的减小。
地基处理-2.复合地基理论概要
第二章 复合地基理论概要
思考题
1. 简述复合地基的定义和分类. 2．简述复合地基与浅基础、桩基础在荷载传递路线方面的差别，试 说明什么是复合地基的本质。 3．简述桩体复合地基承载力的计算思路。 4．简述复合地基沉降计算方法。 5．评述刚性基础下桩体复合地基和柔性基础下桩体复合地基性状的 差异。 6．分析垫层对复合地基性状的影响。
第二章 复合地基理论概要
2.2 桩体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
对散体材料桩复合地基，桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所能提供的 最大侧限力。 散体材料桩在荷载作用下，桩体发生鼓胀，桩周土进入塑性状态，可通过 计算桩间土侧向极限应力计算单桩极限承载力。其一般表达式可用下式表示：
计算桩侧土体所能提供的最大侧 向极限力常用方法有Brauns(1978)计 算式，圆筒形孔扩张理论计算式等. Brauns认为，在荷载作用下，桩体产 生鼓胀变形。桩体的鼓胀变形使桩周 土进入被动极限平衡状态，桩周土极 限平衡区如图a:
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.1 概述
Dr. Han WX
从工程应用看，复合地基已与浅基础和桩基础成为土木工程建设中常用的 三种地基基础形式。
复合地基中的水平向增强体复合地基、散体材料桩复合地基、柔性桩复合地 基和刚性桩复合地基的荷载传递机理是不同的，它们的设计计算方法也不同， 在以下几节分别加以介绍。
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.3 水平向增强体复合地基承载力计算
Dr. Han WX
第二章 复合地基理论概要
2.4 复合地基沉降计算
GBT50783-2012_复合地基技术规范-勘察要点
• 10 •
7 路堤、堤坝、堆场工程的复合地基应查明填料或堆料的种
类、重度、直接快剪强度指标等。
8 应根据拟采用复合地基中增强体类型按表 4. O. 3 的要求
查明地质参数。
表 4.0.3 不同增强体类型需查明的参数
序号 1
增强体类型 深层搅拌桩
4 复合地基勘察要点
4.0.1 对根据初步勘察或附近场地地质资料和地基处理经验初
步确定采用复合地基处理方案的场地，进一步勘察前应搜集附近 场地的地质资料及地基处理经验，并应结合工程特点和设计要求， 明确勘察任务和重点。
4.0.2 控制性勘探孔的深度应满足复合地基沉降计算的要求;需
验算地基稳定性时，勘探孔布置和勘察孔深度应满足稳定性验算 的需要。
4 应查明拟采用的复合地基中增强体的侧摩阻力、端阻力及
土的压缩曲线和压缩模量，对柔性桩(墩)应查明未经修正的桩端 土地基承载力。对软黠土地基应查明土体的固结系数。
5 对需要进行稳定分析的复合地基应查明蒙古性土层士体的
抗剪强度指标以及土体不排水抗剪强度。
6 复合地基中增强体施工对加固区土体挤密或扰动程度较
软幸自土的含水量，不排水抗剪强度，灵敏度，标准
8
强安于置换墩
贯入或动力触探击数，液化评价
地下水和土的腐蚀性，不排水抗剪强度，软教士的
9
刚性桩
超固结度，灌注桩尚应测定软教土的含水量
• 11 •
土的湿陷程度、地基的湿陷等级
地下水位，含水量， pH 值，有机质含量，地下水和
4
穷实水泥土桩
土的腐蚀性，用于湿陷性地基时参考灰土挤密桩
5
Hale Waihona Puke 石灰桩地下水位，含水量，塑性指数
地基沉降实用计算方法
第三节 地基沉降实用计算方法一、弹性理论法计算沉降（一） 基本假设弹性理论法计算地基沉降是基于布辛奈斯克课题的位移解，因此该法假定地基是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体，此外还假定基础整个底面和地基一直保持接触。
布辛奈斯克是研究荷载作用于地表的情形，因此可以近似用来研究荷载作用面埋置深度较浅的情况。
当荷载作用位置埋置深度较大时，则应采用明德林课题的位移解进行弹性理论法沉降计算。
（二） 计算公式建筑物的沉降量，是指地基土压缩变形达固结稳定的最大沉降量，或称地基沉降量。
地基最终沉降量：是指地基土在建筑物荷载作用下，变形完全稳定时基底处的最大竖向位移。
基础沉降按其原因和次序分为：瞬时沉降d S ；主固结沉降c S 和次固结沉降s S 三部分组成。
瞬时沉降：是指加荷后立即发生的沉降，对饱和土地基，土中水尚未排出的条件下，沉降主要由土体测向变形引起；这时土体不发生体积变化。
（初始沉降，不排水沉降）固结沉降：是指超静孔隙水压力逐渐消散，使土体积压缩而引起的渗透固结沉降，也称主固结沉降，它随时间而逐渐增长。
（主固结沉降）次固结沉降：是指超静孔隙水压力基本消散后，主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的，它将随时间极其缓慢地沉降。
（徐变沉降）因此：建筑物基础的总沉降量应为上述三部分之和，即s c s s s s s ++=计算地基最终沉降量的目的：（1）在于确定建筑物最大沉降量；（2）沉降差；（3）倾斜以及局部倾斜；（4）判断是否超过容许值，以便为建筑物设计值采取相应的措施提供依据，保证建筑物的安全。
1、 点荷载作用下地表沉降ErQ y x E Q s πνπν)1()1(2222-+-==2、 绝对柔性基础沉降⎰⎰----=Ay x d d p Ey x s 2202)()(),(1),(ηξηξηξπν0)1(2bp s c Ec ων-=3、 绝对刚性基础沉降（1） 中心荷载作用下，地基各点的沉降相等。
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岩土工程现行复合地基沉降理论（一）
摘要：现行复合地基沉降变形理论，是基于桩土变形一致的刚性基础下的复合地基建立的，在桩土变形不一致的柔性基础下（如公路地基）中应用时，误差很大。
本文将模型试验成果及实际工程的实测值与理论计算值进行了比较，分析误差及原因，并就解决办法进行了讨论。
关键词：不同刚度基础；复合模量法；应力修正法；弹性力学平面问题理论
1现行复合地基沉降变形理论
通常把复合地基沉降量分为二部分，复合地基加固区的厚度为H，加固区的压缩量记为S1；地基压下卧层厚度为（Z-H），下卧层的压缩量记为S2.故在荷载作用下复合地基的总沉降S可表示为二部分之和。
至今提出的复合地基沉降实用计算方法中，对下卧层压缩量S2大都采用分层总和法计算，而对加固区范围内的土层压缩量S1则针对复合地基的特点采用一种或几种计算方法。
主要有复合模量法和与应力修正法。
1.1复合模量法
将复合地基加固区中增强体和土体视为一复合土体，采用复合压缩模量Ecs来评价复合土体的压缩性。
采用分层总和法计算加固区土层压缩量。
将加固区分成n层，每层复合土体的复合模量为Ecsi，加固区土层压缩量表示为
式中——第i层复合土上附加应力增量；
Hi——第i层复合土层的厚度竖向增强体复合地基复合土层压缩模量Ecs，通常根据弹性力学的平面问题理论，采用面积加权平均法计算，则
式中Ep——桩体压缩模量；
Es——桩间土压缩模量；
m——复合地基置换率。
复合土体的复合模量也可采用弹性理论求出解析解或数值解。
使桩和桩间土有一均匀的竖向压缩，即=常数，因此属于广义平面应变问题，可得
其中vp，vs——分别为桩体和土体的泊松比；
m——复合地基置换率；
1.2应力修正法
在竖向增强体复合地基中，增强体的存在使作用在桩间土上的平均荷载密度比作用在复合地基上的平均荷载密度要小。
在采用应力修正法计算压缩量时，根据桩间土分担的荷载，按照桩间土的压缩模量，忽略增强体的存在，采用分层总和法计算加固区土层的压缩量。
竖向增强体复合地基中桩间土分担的荷载为
式中p——复合地基平均荷载密度；
——应力减少系数或称应力修正系数；
n和m——分别为复合地基桩土应力比和复合地基置换率。
复合地基加固区土层压缩量采用分层总和法计算，其表达式为
式中——未加固地基（天然地基）在荷载P作用下第i层土上的附加应力增量；
——复合地基中第i层桩间土中的附加应力增量；
S1s——未加固地基（天然地基）在荷载P作用下相应厚度内的压缩量；
——应力修正系数
【。